امید برای تولید هیدروژن پاک

مخترع ایتالیایی از محصولات دانش‌بنیان برای کاهش آمونیاک و متان از جو می‌گوید

امید برای تولید هیدروژن پاک

آمونیاک ماده‌ای است که عمدتا در فعالیت‌های کشاورزی و دامپروری حضور دارد. این ترکیب گازی علاوه‌ بر مضر بودن برای محیط‌زیست و همچنین بوی نامطبوع می‌تواند به انسان آسیب‌های جدی وارد کند زیرا آمونیاک از هوا سبک‌تر است و از این‌رو به‌سرعت پخش می‌شود و به‌شکل قابل‌توجهی به مه‌دودهای مضری تبدیل می‌شود که تنفس آنها می‌تواند به تخریب سلول‌ها منجر شود.

ازسوی‌ دیگر، متان ازجمله گازهای گلخانه‌ای است که حدود ۸۰ برابر بیشتر از دی‌اکسیدکربن در جذب گرما در جو و افزایش دمای زمین نقش دارد و بخش مهمی از متان رهاشده در جو ناشی ‌از فعالیت صنایع نفت و گاز است. یک شرکت دانش‌بنیان ایتالیایی با امید برای کاهش مشکل آمونیاک و متان و تبدیل این دو ترکیب به هیدروژن پاک، دو اختراع را در سطح بین‌المللی ثبت کرده‌ است. تولیا زوکا، مهندس شیمی که سال‌هاست به‌همراه همسرش میکله جُردانو، شرکت دانش‌بنیان G&Z را در شهر لودی ایتالیا اداره می‌کند درباره این نوآوری‌ها می‌گوید. انرژی هیدروژنی قابلیت این را دارد که به‌عنوان سازوکاری پاک و پایدار مورد استفاده قرار گیرد. براساس گزارش «بررسی جهانی هیدروژن 2022» که تابستان۱۴۰۲ ازسوی آژانس بین‌المللی انرژی منتشر شد، بیشتر هیدروژنی که امروزه تولید می‌شود، هیدروژن خاکستری است که از گاز طبیعی و از مسیر فرآیند اصلاح بخار متان (اس‌ام‌آر) ساخته می‌شود. متان سهم 1.8درصدی از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی را در سال2021 داشته است. تقریبا تمام هیدروژن تولید‌ شده در پالایش نفت (برابر با ۴۳ درصد در سال۲۰۲۱) و صنعت (برابر با ۵۷ درصد در سال ۲۰۲۱) عمدتا در ساخت آمونیاک برای کودها و متانول استفاده می‌شود.
 
مشعل پلاسمایی چندگانه
تولیا زوکا درباره مشعل پلاسمایی چندگانه ابداعی می‌گوید: «این سامانه با تقسیم مستقیم مولکول‌های متان، گاز طبیعی و هیدروکربن‌های گازی قادر است هیدروژن را با درجه خلوص مناسب خودرو تولید کند و به‌عنوان محصول مشترک، کربن سیاه را با درجه خلوص دارویی به‌دست آورد. از آنجا که در این فرآیند دی‌اکسیدکربن آزاد نمی‌شود، می‌توان ماده به‌دست‌آمده را هیدروژن پاک در نظر گرفت.» به گفته زوکا، این روش حرارتی برپایه یک میدان الکترومغناطیسی خاص و یک سامانه مهندسی ویژه کار می‌کند و امکان نصب این مشعل پلاسمایی در همه‌جا، از چاه‌های گاز طبیعی تا میادین نفتی و پالایشگاه‌ها وجود دارد. 
او در ادامه توضیح می‌دهد: «ازآنجا که این مشعل پلاسمایی قادراست تمام کسری‌های نفتی یاهمان جداسازی نفت خام به هیدروکربن‌های تشکیل‌دهنده‌اش در پالایشگاه‌ها و همچنین نفت خام را به‌طور همزمان پیرولیز(تجزیه) کند و همچنین جایگزین واحد کراکینگ پالایشگاه‌ها شود یا این واحد را تقویت کند، می‌تواند در کشورهایی مثل ایران، عربستان‌سعودی، برزیل و آمریکا که صنعت نفت و پالایش در آنها رواج دارد بسیار کاربردی باشد و کمک کند که این کشورها به‌راحتی به منبع انرژی جدیدی چون هیدروژن دست یابند و در کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن و متان در جو نقش موثری ایفا کنند.» نکته مهم دیگر در مورد این مشعل پلاسمایی چندگانه این است که در این سامانه حتی به خالص‌سازی مواد اولیه از ناخالصی‌های گوگردی نیاز نیست، زیرا آنها را مستقیما به گوگرد قابل بازیافت و هیدروژن تبدیل می‌کند.
 
رآکتور تبدیل آمونیاک به هیدروژن
اختراع دیگری که این شرکت دانش‌بنیان ایتالیایی تاکنون درهلند ثبت کرده و گزارش آن برای ثبت بین‌المللی هم منتشر شده، رآکتور کوچکی است که قابلیت ممانعت از انتشار آمونیاک در جو و تبدیل آن به هیدروژن را دارد. زوکا درخصوص این محصول توضیح می‌دهد: «این ابداع، یک رآکتور کوچک غشایی است که به ‌محض ‌آن‌که آمونیاک به آن وارد ‌شود، به این ترکیب اجازه می‌دهد به هیدروژن و ازت (نیتروژن) تجزیه شود و به‌محض تجزیه ‌شدن، آمونیاک دوباره ترکیب نمی‌شود. هیدروژن تولید شده می‌تواند به‌عنوان سوخت استفاده شود و نیتروژن را می‌توان در بازار برای فروش عرضه کرد.»
زوکا ادامه می‌دهد: «این رآکتور به مشعل پلاسمایی چندگانه و یک غشای خاص نیاز دارد که این غشا هم از نوآوری‌های ماست و برای اولین‌بار درسال۲۰۲۲ آن را در انجمن غشاهای اروپا معرفی کردیم و توانستیم رضایت۹۰درصد اعضای این انجمن را کسب کنیم. خود رآکتور را هم درحال ‌حاضر در هلند ثبت اختراع کرده‌ایم و درآنجا درحال توسعه این محصول برای صنعتی‌سازی و ثبت اختراع در سطح بین‌المللی هستیم. این نوآوری خاص، هیدروژن صددرصد خالص را با بازدهی بیش ‌از 90 درصد در هزینه ارائه می‌کند و این‌که رآکتور را می‌توان در فضاهای کوچک برای مصارف روی زمینی و در کشتی‌ها و قطارها نصب کرد که این ویژگی ازجمله نکات مثبت آن است؛ یعنی با استفاده از رآکتور می‌توان سوخت مورد نیاز برای قطارها و کشتی‌های هیدروژنی را در زمان واقعی (REAL TIME) تولید کرد؛ به‌خصوص بانصب این محصول در کشتی‌ها می‌توان تا حد قابل‌توجهی از آلودگی‌ دریاها جلوگیری کرد.